Defesa de tese de doutorado
Estudante: Pedro Eleutério Mendonça de Almeida
Programa: Astronomia
Título: "Cosmologias com decaimento do vácuo e sua descrição por campos escalares não-canônicos"
Orientador: Prof. Dr. José Ademir Sales de Lima
Comissão Julgadora:
Presidente da banca: Prof. Dr. José Ademir Sales de Lima (orientador) - IAG-USP
- Prof. Dr. Laerte Sodré Júnior - IAG/USP
- Prof. Dr. Airton Deppman - IF/USP
- Prof. Dr. Nelson de Oliveira Yokomizo – UFMG (por videoconferência)
- Prof. Dr. Valdir Barbosa Bezerra – UFPB (por videoconferência)
- Prof. Dr. José Fernando de Jesus – UNESP (por videoconferência)
Resumo: Motivados pelos problemas observacionais e teóricos enfrentados pelo modelo cosmológico padrão ($\Lambda$CDM), investigamos a viabilidade de uma classe de modelos com $\Lambda(H)$, ou decaimento do vácuo. Discutimos a dinâmica e a termodinâmica desses modelos, apresentando suas principais virtudes e propostas para a solução dos problemas do modelo $\Lambda$CDM. Mostramos que nesses modelos o Universo parte de um estágio de Sitter inicial onde a expansão acelerada do Universo é definida por uma escala de energia muito alta $\lesssim M_P$. Subsequentemente, o modelo segue a evolução tradicional, passando para era dominadas pela radiação, matéria e energia escura, o estágio de Sitter final. Essa classe de modelos evita a singularidade inicial, fornece uma solução para o problema dos horizontes, unifica os mecanismos de aceleração do Universo e propõe um cenário inflacionário que surge naturalmente. Apresentaremos uma abordagem termodinâmica em que obtemos a relação entre a taxa de produção das partículas e o decaimento do vácuo, sob a hipótese de que a entropia específica das partículas produzidas é constante. Mostramos também como obter uma descrição de campos escalares não-canônicos para essa classe de modelos. Nessa descrição, inicialmente toda a energia do campo está armazenada no potencial, que descreve a densidade de energia do vácuo. A medida que o tempo passa, o potencial transfere energia para o termo cinético (densidade de energia da radiação), cuja a equação de estado de estado é $p = \rho/3$. Ao final do processo de decaimento do vácuo, a energia restante está completamente armazenada na radiação, sem um super-resfriamento ou reaquecimento. Finalmente, apresentamos as condições para que a aproximação de rolamento-lento seja respeitada nessa descrição e determinamos o espectro de potências inicial nesta condição. Tal resultado possibilita o estudo da formação das estruturas de larga-escala neste modelo.
Palavras-chave: Cosmologia, Inflação, Energia-Escura, Decaimento do Vácuo, Estágio de Sitter, Campos Escalares Não-canônicos.